突發(fā)事件下城市路網(wǎng)脆弱性變化分析

向懷坤

摘 要：城市路網(wǎng)脆弱性分析是城市道路交通規(guī)劃、設計、建議、運維和評估等工作的基本內(nèi)容之一。本文通過對路網(wǎng)脆弱性內(nèi)涵進行剖析，認為路網(wǎng)脆弱性是城市道路交通網(wǎng)絡的內(nèi)在屬性之一，而突發(fā)事件則是導致脆弱性顯性存在的外在要素，對路網(wǎng)脆弱性要從突發(fā)事件前、中、后三個階段動態(tài)地進行分析，從而制定相應的路網(wǎng)脆弱性改善策略。

關鍵詞：城市路網(wǎng);突發(fā)事件;路網(wǎng)脆弱性;路網(wǎng)恢復力

中圖分類號：U491.2 文獻標識碼：A

城市路網(wǎng)脆弱性研究最早源于恐怖襲擊、大地震等突發(fā)事件對道路網(wǎng)絡造成的破壞和影響。學者們在研究破壞事件對交通網(wǎng)絡的影響，特別是導致的救援疏散等問題時，引入了路網(wǎng)脆弱性這一概念并試圖對道路網(wǎng)絡脆弱性的概念進行界定。Berdica[1]認為，道路運輸系統(tǒng)的脆弱性是一個易于受事件影響而導致路網(wǎng)的服務水平極大下降的敏感系數(shù)。Jenelius等人[2]認為路網(wǎng)脆弱性是風險的一部分，Taylor等人[3]將少量連接的失效（或退化）顯著的降低了節(jié)點的可達性稱為網(wǎng)絡節(jié)點的脆弱性。隨著對脆弱性研究的深入，脆弱性概念逐漸變成了一個概念集合，是包括暴露性、敏感性、適應性及恢復力等概念。事實上，到目前為止學術界對于城市路網(wǎng)脆弱性概念仍然沒有一個確定的、統(tǒng)一的定義。下面圍繞突發(fā)事件、突發(fā)事件影響下城市路網(wǎng)脆弱性的變化特征等進行分析。

1 突發(fā)事件及其特點

1.1 突發(fā)事件的概念

《中華人民共和國突發(fā)事件應對法》規(guī)定，突發(fā)事件是指：突然發(fā)生，造成或者可能造成嚴重社會危害，需要采取應急處置措施予以應對的自然災害、事故災難、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件[4]。

廣義上，突發(fā)事件可被理解為突然發(fā)生的事情，其中包括兩層含義。第一層含義是指事件發(fā)生、發(fā)展的速度很快，出乎意料;第二層含義是事件難以應對，必須采取非常規(guī)方法來處理。狹義上，突發(fā)事件就是意外地突然發(fā)生的重大或敏感事件，簡言之，就是天災人禍。前者即自然災害，后者如恐怖事件、社會沖突、丑聞包括大量謠言等等，專家也稱其為“危機”。

1.2 突發(fā)事件的特點

突發(fā)事件具有突發(fā)性、嚴重危害性、不確定性、輿論關注性及不易調(diào)和性等特點。

1.2.1 突發(fā)性是突發(fā)事件的一個最重要的特征

突發(fā)事件一般是在組織毫無準備的情況下瞬間發(fā)生的，突發(fā)事件的發(fā)生往往是出乎人的意料之外，人們往往難以預測或難以左右它的發(fā)生，如美國的“9.11”恐怖襲擊事件。

1.2.2 突發(fā)事件對社會和個人具有嚴重危害性

突發(fā)事件一旦爆發(fā)，就會造成對社會正常秩序的破壞，對公眾生命財產(chǎn)造成威脅，也會給社會公眾帶來巨大的恐慌，嚴重破壞政府形象和聲譽。

1.2.3 突發(fā)事件會引來廣泛的輿論關注

突發(fā)事件發(fā)生后，往往會成為社會乃至全世界輿論關注的焦點。突發(fā)事件的爆發(fā)最能刺激人們的好奇心理，通常都會造成人們的談論話題和新聞媒體的炒作內(nèi)容，這既給政府處理帶來困難，也給政府帶來形象危機。

1.2.4 突發(fā)事件的不易調(diào)和性

尤其是人為突發(fā)重大事件，都是由某種工作失誤或利益沖突造成的，協(xié)調(diào)余地較小，且不易控制其事態(tài)發(fā)展。

2 城市路網(wǎng)脆弱性的內(nèi)涵分析

突發(fā)事件下，城市路網(wǎng)脆弱性很容易暴露出來。盡管目前對城市路網(wǎng)脆弱性沒有統(tǒng)一的定義，但學術界對其特征已基本形成共識，那就是道路交通系統(tǒng)的脆弱性是指系統(tǒng)易受某一事件（尤其是突發(fā)事件）的影響，并且導致路網(wǎng)系統(tǒng)交通服務能力的大幅下降。城市路網(wǎng)的脆弱性內(nèi)涵，至少可以從以下兩個方面來進行分析。

（1）脆弱性是城市路網(wǎng)本身固有的一種基本屬性，其大小或強弱在城市路網(wǎng)形成后就產(chǎn)生了。這些特性從根本上講是由路網(wǎng)結構和路網(wǎng)的相關屬性如道路寬度、等級等決定的，而且，這種脆弱性具有穩(wěn)定的分布特點，可以把這個稱為路網(wǎng)結構脆弱性。研究表明，城市路網(wǎng)具有復雜網(wǎng)絡的基于特征，因此可以基于復雜網(wǎng)絡理論對路網(wǎng)的固有脆弱性進行評定[5]，主要集中在四個方面：①網(wǎng)絡結構與實證研究;②網(wǎng)絡的演化特性與機制;③網(wǎng)絡傳播動力學;④網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡穩(wěn)定性又可進一步分為網(wǎng)絡的脆弱性及魯棒性。

（2）城市路網(wǎng)的脆弱性受外在因素的干擾而變化。這種外在的影響因素，又可以分為兩種情況，一種是直接加載于道路上的交通流量，另一種是影響道路交通的各類突發(fā)事件，如連續(xù)下雨、路面坍塌、道路維修、交通事故、重大活動、恐怖襲擊、地震臺風等等，可以將這些稱為路網(wǎng)運行脆弱性。路網(wǎng)結構脆弱性是路網(wǎng)運行脆弱性的基礎，路網(wǎng)運行脆弱性會隨著加載于路網(wǎng)上的影響程度而變化。對于路網(wǎng)運行脆弱性，由于涉及道路交通需求的變化，以及突發(fā)事件下道路運行的各類變化，因此路網(wǎng)運行脆弱性的表達非常復雜，呈現(xiàn)出較大的不確定性和模糊性，需要結合交通需求及其對路網(wǎng)功能的影響來進行評估。

3 城市路網(wǎng)脆弱性變化分析

3.1 宏觀層面的特征變化

如果在城市道路交通網(wǎng)絡中出現(xiàn)了突發(fā)事件，而且導致道路交通中斷，無論是城市道路平面交叉口，還是在城市道路路段上面，都容易引發(fā)與該處相關的路段出現(xiàn)車輛排隊，從而造成大面積道路交通擁堵。這不僅阻礙了受困人群的疏散，而且會延誤救援人員的到達和應急物資的輸送。

城市路網(wǎng)脆弱性在宏觀層面的特征變化至少可以從以下幾個方面來考察：①任何一個道路交通網(wǎng)絡在沒有遭遇突發(fā)事件時，其內(nèi)在的脆弱性會一直隱性地存在;②當遭遇突發(fā)事件時，道路交通網(wǎng)絡固有的脆弱性會顯現(xiàn)出來，如果道路交通網(wǎng)絡越容易被突發(fā)事件影響，則表明其固有的脆弱性越大，反之表明脆弱性越小;③在突發(fā)事件產(chǎn)生影響的過程中，道路交通網(wǎng)絡如果產(chǎn)生的損失程度越嚴重，表明其固定的脆弱性越大，反之表明脆弱性越小;④在突發(fā)事件影響并產(chǎn)生損失以后，道路交通網(wǎng)絡在外力修復下如果其服務水平越容易被恢復，表明其固定的脆弱性越小，反之表明脆弱性越大。城市路網(wǎng)脆弱性的這種動態(tài)變化特征也可用圖1所示的三維形式表達。在圖1中，表示事件發(fā)生的起始時刻，為突發(fā)事故處理完畢時間點，為道路完全恢復原通行能力時刻，表示最大損失，為事件發(fā)生的最大概率，為路網(wǎng)脆弱性度量值。

3.2 微觀層面的特征變化

從微觀層面來看，事故發(fā)生后，道路交通流的流入、流出均發(fā)生變化，一般情況下會產(chǎn)生突發(fā)性交通聚集引發(fā)交通擁堵排隊。經(jīng)過一段時間，當事故處置完畢后，道路交通擁堵狀態(tài)將逐步消散，直至交通運輸恢復常態(tài)[6-7]。這一過程的道路交通流分布，可以用如圖2所示的示意圖來表達。

在圖2中，為突發(fā)事件初始時刻時道路上原有的車輛數(shù)。事故發(fā)生后，道路中斷，但由于信息不能及時發(fā)布到道路上的每一臺車輛，并且由于進入該路段的車輛別無選擇，導致事故路段的車輛流入率超過流出率，直到事故處理完畢時間點，此時道路上的車輛數(shù)為。從開始由于突發(fā)事件處置及道路通行能力逐步恢復，道路上的車輛流出率將略高于流入率，直到道路完全恢復原通行能力為止，此時為時刻，此時道路上的車輛數(shù)為，理想狀態(tài)下，近似等于。

為此，可以將大致將整個過程劃分為兩個階段，分別為：①事件發(fā)生時段;②事件恢復時段。根據(jù)事件發(fā)生的地點，可能位于城市道路交叉口，也可能位于城市道路路段。無論突發(fā)事件發(fā)生在哪個位置，都將對道路交通流的運行產(chǎn)生影響，最直接的影響是交通擁堵，然后隨著事件的處置，交通擁堵又會逐步緩解，直到恢復到正常狀態(tài)。所謂城市道路交通網(wǎng)絡的脆弱性，就是指突發(fā)事件發(fā)生后，道路能夠保持原有的服務水平的能力，或者說能夠保持原有服務水平的韌性，如果道路某地點或某路段對突發(fā)事件特別敏感，即一旦突發(fā)事件發(fā)生后，該處的服務水平快速下降并導致了城市路網(wǎng)交通的損失，則表明路網(wǎng)中該地點或路段具有較高的脆弱性。

4 結語

在城市路網(wǎng)脆弱性分析中，需要認識導致脆弱性變化的內(nèi)因和外因兩大要素。其中，網(wǎng)絡本身的拓撲結構、分布形態(tài)等內(nèi)在因素是導致路網(wǎng)服務能力下降的內(nèi)因，而突發(fā)事件的發(fā)生則是導致網(wǎng)絡服務能力下降的外因。從微觀層面分析可知，在突發(fā)事件發(fā)生前、發(fā)生中和發(fā)生后的各個階段，路網(wǎng)脆弱性的表現(xiàn)形態(tài)、表現(xiàn)程度和評判指標等均會有所不同，因此需要動態(tài)地開展城市路網(wǎng)脆弱性分析，并且根據(jù)不同的變化研究制定相應的改善策略。從實際情況來看，對路網(wǎng)脆弱性的改善應該盡量將時間窗口前移，通過減輕固有的脆弱性成分，增強其應對突發(fā)事件的韌性（或恢復力），從而較大幅度地降低路網(wǎng)的脆弱性。

參考文獻：

[1]BERDICA K.An introduction to road vulnerability： what has been done，is done and should be done[J].Transport Policy，2002，9（02）：117-127.

[2]Jenelius E，Petersen T，Mattsson，L G.Road network vulnerability：Identifying important links and exposed regions[J].Transportation Research A，2006（40）：537-560.

[3]Taylor M.A.P.Network vulnerability in large-scale transport networks.Transportatoin Research Part A，2012（46）：743-745.

[4]何瀏.《中華人民共和國突發(fā)事件應對法》的制定和完善——基于多源流理論的政策分析[J].法制與社會，2014，23（22）：270-272.

[5]黃大榮，沈利兵，趙玲.基于復雜網(wǎng)絡理論的城市路網(wǎng)脆弱性研究[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2015，34（01）：110-115.

[6]張璽.基于網(wǎng)絡效率的日變路網(wǎng)脆弱性識別方法[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2017，17（02）：176-182.

[7]李彥瑾，羅霞.基于Logistic曲線的路網(wǎng)脆弱性動態(tài)識別[J].中國安全科學學報，2018，28（02）：28-33.